蓄电单元及蓄电系统技术方案

本发明专利技术提供一种蓄电单元，其具有：蓄电部，其在负极层或正极层中使用氧化钨，氧化钨以单斜晶、斜方晶及立方晶中的任1种晶体结构作为主体晶体；和控制电路，其在蓄电部的充放电中，将蓄电部的每1个电池的负极与正极之间的电位差控制在能以初期状态维持成为主体晶体的氧化钨晶体结构的种类的电位差。此外，蓄电系统由所述蓄电单元和二次电池组合而成。

Power storage unit and power storage system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】蓄电单元及蓄电系统
实施方式涉及蓄电单元及使用该蓄电单元的蓄电系统。
技术介绍
从节能及有效利用电能的观点出发，二次电池正在普及。二次电池是可进行充放电的电池。作为二次电池的应用例子，可列举电动汽车的再生能量的有效利用。例如，日本专利第3716776号公报(专利文献1)中，公开了由铅蓄电池和锂二次电池组合而成的电源系统。专利文献1的电源系统进行将再生能量充电给锂二次电池、和在与再生能量的发电机之间的充放电的休止时从锂二次电池对铅蓄电池进行充电。由此，有效率地回收再生能量。另一方面，近年来通过普及电动汽车，在谋求更有效率地应用再生能量。再生能量在汽车减速时以电能的形式被充电。充电给蓄电系统的电可在起步(加速)时使用。为了与汽车的快速起步或快速减速对应，一直在要求可快速充放电的蓄电系统。但是，在以往的蓄电系统(电源系统)中，不一定能进行充分的快速充放电。为了构成可快速充放电的蓄电系统，在国际公开第2016/039157号公报(专利文献2)中，提出将具有跳动传导特性的氧化钨粉末作为电极材料(活性物质)使用。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第3716776号公报专利文献2：国际公开第2016/039157号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题在所述专利文献2中，在氧化钨中设置氧缺陷。而且，通过赋予规定的氧缺陷量来赋予跳动传导特性。由此，能够提高为电极材料的氧化钨的电子传导，能够有效率地进行离子及电子的交接。通过使用专利文献2的电极材料，能形成可快速充放电的蓄电系统。但是，关于快速充放电要求进一步提高性能。用于解决课题的手段本专利技术要解决的课题是提供一种蓄电单元，其具有：蓄电部，其在负极层或正极层中使用氧化钨，氧化钨以单斜晶、斜方晶及立方晶中的任1种晶体结构作为主体晶体；和控制电路，其在蓄电部的充放电中，将蓄电部的每1个电池的负极与正极之间的电位差控制在能以初期状态维持成为主体晶体的氧化钨晶体结构的种类的电位差。此外，提供一种由该蓄电单元和二次电池组合而成的蓄电系统。由此，能够提供提高了快速充放电特性的蓄电单元及使用了该蓄电单元的蓄电系统。附图说明图1是表示实施方式涉及的蓄电单元及蓄电系统的概念的电路图。图2是表示试样1的XRD分析结果的概略图。图3是表示实施方式涉及的蓄电部的1个电池的充放电曲线的一个例子的概略图。图4是表示实施方式涉及的蓄电单元及蓄电系统的概念的与图1不同的一个例子的电路图。图5是表示实施方式涉及的蓄电单元及蓄电系统的概念的与图1及图4不同的一个例子的电路图。图6是概略地表示在实施方式涉及的电压调整电路中安装降压斩波器(chopper)的一个例子的电路图。图7是概略地表示在实施方式涉及的电压调整电路中安装升压斩波器的一个例子的电路图。图8是概略地表示在实施方式涉及的电压调整电路中安装升降压斩波器的一个例子的电路图。图9A是表示图5的电路中的第1开关元件的占空比的一个例子的概略图。图9B是表示图5的电路中的第2开关元件的占空比的一个例子的概略图。图10是表示实施方式涉及的蓄电部的电池结构的一个例子的概略图。具体实施方式实施方式涉及的蓄电单元及蓄电系统的特征在于，具有：蓄电部，其在负极层或正极层中使用氧化钨；和控制电路，其在对蓄电部进行充放电时，将蓄电部的每1个电池(每个单电池)的负极与正极之间的电位差控制在能以初期状态维持成为主体晶体的氧化钨晶体结构的种类的电位差。图1中示出了表示实施方式涉及的蓄电单元及蓄电系统(混合蓄电系统)的概念的电路图。图中，1是蓄电系统，2是蓄电部，3A是电压检测电路(电位差检测电路)，3B是电压调整电路(电位差调整电路)，3C是控制电路，4是蓄电单元，5是二次电池，6是发电源。蓄电单元4具备蓄电部2、电压检测电路3A、电压调整电路3B和控制电路3C。此外，蓄电系统1具备蓄电单元4和二次电池5。此外，蓄电系统1也可以进一步具备发电源6。首先，蓄电部2在负极层(含负极活性物质层)或正极层(含正极活性物质层)作为活性物质使用氧化钨。作为电极层(含活性物质层)中的氧化钨，可列举粉末状、薄膜状等。此外，氧化钨为粉末状者可获得表面积，所以是优选的。此外，也可以是氧化钨与其它材料混合而成的电极层(含活性物质层)。氧化钨优选以三氧化钨(WO3)为基础。此外，在蓄电部2中，优选使用含Li离子的电解液。由此，能够在负极层(含负极活性物质层)或正极层(含正极活性物质层)中形成LiaWO3，a≤1。通过使Li离子快速地出入，能进行快速充放电。再者，蓄电部2也可以只由1个电池(1个单电池)形成，也可以通过用串联及并联中的至少一者连接多个电池(多个单电池)而形成。此外，在对蓄电部2进行充放电时，通过将每1个电池(每个单电池)的负极与正极之间的电位差控制在1.5V以上且2.8V以下的范围，能够使LiaWO3在0.1≤a≤0.5的范围。在a值低于0.1时，因Li离子量少而难提高蓄电部2的蓄电容量。此外，如果a值超过0.5，则Li离子的取进量过多，Li离子的取出速度容易减慢。如果Li离子的取出速度减慢，则快速充放电性能下降。再者，蓄电容量依蓄电部2的能量密度(Wh/kg)而变化，快速充放电性能依蓄电部2的功率密度(W/kg)而变化。此外，对蓄电部2进行充放电时的每1个电池的负极与正极之间的电位差优选控制在1.5V以上且2.8V以下的范围，更优选控制在2.0V以上且2.5V以下的范围。通过将对蓄电部2进行充放电时的每1个电池的负极与正极之间的电位差设定为2.0V以上且2.5V以下，能够使LiaWO3在0.2≤a≤0.5的范围。a值的测定通过X射线衍射(XRD：X-raydiffraction)来进行。此外，优选氧化钨含有WO3-x，x≥0。此时，更优选为0.4≥x＞0。在氧化钨的氧缺陷量的测定中，可使用KMnO4溶液。而且，在氧缺陷量的测定中，通过化学分析对通过使低电化的W离子(W4+、W5+)全部氧化形成W6+所需的KMnO4量进行定量。通过该分析，将定量了的KMnO4量置换为WO3-x，可求出x值。如果该x值大于0，则判断为具有氧缺陷。三氧化钨(WO3)具有单斜晶(monoclinic)、三斜晶(triclinic)、立方晶(cubic)、六方晶(hexagonal)、斜方晶(orthorhombic)等各种各样的晶体结构。WO3根据其晶体结构而使Li离子的取进容易度不同。取进了Li离子的LiaWO3-x成为混合了单斜晶、三斜晶及立方晶中的1种或2种以上的晶体结构。氧化钨的晶体结构根据Li离子的取进量而变化。例如，在无氧缺陷(x＝0)时，如与充电时相比较，在LiaWO3-x的a值为0.078以下时，单斜晶成为主体晶体(主成分)。此外，在a值大于0.078且小于0.21时，三斜晶成为主体晶体。此外，在a值为0.21以上时，立方晶成为主体晶体。a值越大，Li离子的取进量变得越大。因此，如果为立方晶结构，则因Li离子的取进量增加而使蓄电量增加。也就是说，氧化钨中，伴随着Li离子的取进量的增加，而发生晶体变化。而且，伴随着Li离子的取进量的增加，主体晶体按单斜晶、三斜晶及立方晶的顺序变化。其另一方面，如果频繁地进行晶体变化，则氧化钨的耐久性下降。再者，氧化钨中所占比例最大的晶体结构为主体晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蓄电单元，其具备：蓄电部，其在负极层或正极层中使用氧化钨，所述氧化钨以单斜晶、斜方晶及立方晶中的任1种晶体结构作为主体晶体；和控制电路，其在所述蓄电部的充放电中，将所述蓄电部的每1个电池的负极与正极之间的电位差控制在能以初期状态维持成为所述主体晶体的所述氧化钨晶体结构的种类的电位差。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.05.25 JP 2017-1038871.一种蓄电单元，其具备：蓄电部，其在负极层或正极层中使用氧化钨，所述氧化钨以单斜晶、斜方晶及立方晶中的任1种晶体结构作为主体晶体；和控制电路，其在所述蓄电部的充放电中，将所述蓄电部的每1个电池的负极与正极之间的电位差控制在能以初期状态维持成为所述主体晶体的所述氧化钨晶体结构的种类的电位差。2.根据权利要求1所述的蓄电单元，其中，所述蓄电部的所述氧化钨在所述初期状态中以所述单斜晶作为所述主体晶体；所述控制电路在所述蓄电部的所述充放电中将所述每1个电池的所述电位差控制在以所述氧化钨的所述主体晶体维持所述单斜晶的电位差。3.根据权利要求2所述的蓄电单元，其中，所述控制电路在充电深度为0％以上且100％以下的范围的所述蓄电部的充放电中，将所述每1个电池的所述电位差控制在1.5V以上且2.8V以下的范围。4.根据权利要求1～3中任一项所述的蓄电单元，其中，在所述蓄电部中所述负极层或所述正极层中使用的所述氧化钨含有WO3-x，x满足x≥0。5.根据权利要求1～4中任一项所述的蓄电单元，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高木茂行，福士大辅，平林英明，片冈好则，佐佐木亮人，佐佐木敦也，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝高新材料公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP